星雲，群星的歸宿

01-26

天文學是距離生活最遙遠的基礎科學，這種遙遠甚至可以測量出來——距離我們最近的天體是月球，38.5萬公里。

但是即便在光都要耗費成千上萬年才能抵達的遙遠地方，仍然充滿了讓我們神往的存在，星辰，人類永遠地仰望著它們，我們想知道這些彷彿永恆的事物從何而來，終結於何處。

在本期混亂博物館中，我們將會欣賞絕大多數已知種類的星雲，欣賞天文學最能傾倒世人的夢幻畫面，它們當中既有恆星的搖籃，也有天體的遺骸，它們比恆星更加古老，更加久遠，是群星的歸宿。

https://www.zhihu.com/video/883777705668141056

以下為視頻文字稿：

當你仰望蒼穹的時候，可曾想過這些彷彿亘古既有的星辰來自何方、終於何處？星雲，在我們已知的宇宙里，所有的星辰都來自它，也大多終於它。
早在古典時代，夜空被燈光遮蔽之前，人類就觀察到了這些飄渺的存在，但是直到最近一個多世紀，我們才大致明白星雲是什麼：是瀰漫在星際之間的氣體和塵埃，氫和氦是它們最主要的成分。
傳統上，星雲按照形態區分成瀰漫星雲、行星狀星雲和超新星遺迹這幾類。

其中，瀰漫星雲籠統地包含了那些沒有明顯邊界的星雲，例如獵戶座的火焰星雲（NGC 2024），直徑6光年左右；天蠍座的貓爪星雲（NGC 6334），直徑40光年左右，人馬座的礁湖星雲（NGC 6523），直徑140光年左右，不勝枚舉。它們如煙如霧，在天文攝影不同的濾鏡和著色下展現出夢幻且神秘的色彩。
行星狀星雲要明確得多，它們是中等質量恆星演化至老年，在紅巨星階段向外膨脹出的殼狀大氣，直徑數光年，並且受到內部殘骸的激發而發出明亮鮮艷的光。由於相似的演化歷程，它們的結構往往很類似，內部通透，外層明亮，中心對稱，猶如一顆行星，但最終會瓦解成瀰漫星雲，將恆星未利用的和新製造的元素還給星際。
特別的，在紅巨星演化成行星狀星雲之前，還會經歷一個噴發階段，被糟糕地稱作「原行星雲」。由於大量物質從恆星兩極釋放出來，常常呈現出獨特的X形。
超新星遺迹是行星狀星雲的增強版，當一個大質量恆星在演化晚期以超新星形式爆發的時候，留下的殘骸就是超新星遺迹，比如節目中多次露面的「蟹狀星雲」——它們常有斑斕的湍流結構，核心的中子星會成為強勁的輻射源，比如仙后座A是銀河系內最年輕的超新星遺迹，距離地球1.1萬光年之遠，卻是天空中除太陽以外最強的射電源。
但是除了大質量的恆星，白矮星也可能吞噬伴星然後爆發成超新星，這樣的超新星遺迹大多呈現出明顯的殼層狀，外層來自白矮星形成時的爆發，內層來自超新星的爆發，沒有緻密的輻射核心，第谷超新星（SN 1572）是最典型的案例——但無論哪種超新星遺迹，最後都會流散成瀰漫星雲，將大量金屬元素播撒在宇宙中。

同時，一些超大質量恆星在超新星爆發之前會進入一個極度明亮並大量拋射物質的階段，這些噴出的物質會籠罩在恆星周圍，並逐漸被恆星吹大，形成一個氣泡狀的星雲，稱為沃爾夫–拉葉星雲。
我們已經認識了這樣多的星雲，但糟糕的是，星雲在不同的領域有不同的分類方式，比如在天文愛好者的觀測中，星雲更常按照發光方式分為發射星雲、反射星雲和暗星雲。其中發射星雲是因為高溫或者激發而發出可見光的星雲，可能是傳統分類中的任何一種星雲；反射星雲和暗星雲都是不能發出可見光的星雲，區別就在於前者因為反射了周圍的星光而被我們看到，後者則是遮擋了星光才被我們看到。
它們大多是溫度較低的瀰漫星雲，總是相伴出現，並與發射星雲混合起來，構成一些恢弘的場面，除了獵戶座大星雲與附近的馬頭星雲，船底座大星雲中的上帝手指也是著名的例子。
然而在天體物理中，我們用氣體的溫度、密度、電離程度等區分它們，最常見的稱謂比如分子雲、中性氫區即H I區、電離氫區即H II區，涵蓋了更大尺度的結構，比如整個獵戶座都被獵戶座分子雲覆蓋，它涵蓋數百光年的空間，有幾十萬個太陽那麼重，佔據了夜空4%以上——獵戶座大星雲只是獵戶座分子雲在獵戶兩腿之間的一小部分。
這樣巨大的結構會在引力下收縮加熱，或者被恆星加熱，氫分子解體成氫原子，就是中性氫區，我們常在星系合併時的潮汐結構中觀察到它們。

而在更高的溫度下，氫原子變成氫離子，就是電離氫區，所有的發射星雲都可能是電離氫區，它們是恆星的搖籃，又在創生之柱這樣的陰暗結構中爆發出新的生命——但那就是另一個磅礴的故事了。